12位串行模／數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1286在溫度檢測(cè)中的應(yīng)用

摘要：為了實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度檢測(cè)的高精度要求，利用12位分辨率的微功耗A／D轉(zhuǎn)換芯片．ADS1286，配合AT89C2051單片機(jī)，對(duì)溫度檢測(cè)系統(tǒng)中的溫度采集部分進(jìn)行了硬件和軟件設(shè)計(jì)。將該溫度采集電路應(yīng)用在氣流式液相微萃取儀微型加熱器的設(shè)計(jì)中，檢測(cè)溫度范圍在0～350℃之間，溫度檢測(cè)精度達(dá)到±0．1℃。實(shí)踐證明，該溫度采集電路測(cè)量精度高，工作可靠穩(wěn)定，適用于工業(yè)測(cè)控瓴域及智能化儀器儀表中對(duì)溫度檢測(cè)提出高精度要求的應(yīng)用場(chǎng)合。
關(guān)鍵詞：ADS1286；工業(yè)測(cè)控；溫度采集；智能化儀器

溫度檢測(cè)在工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域中較為常見(jiàn)，一般工業(yè)用溫度檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)精度都有很高的要求。利用高精度A／D轉(zhuǎn)換芯片及單片機(jī)可以方便地構(gòu)成測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定的溫度檢測(cè)系統(tǒng)。本文采用12位串行控制的A／D轉(zhuǎn)換芯片ADS1286，配合AT89C2051單片機(jī)對(duì)溫度檢測(cè)系統(tǒng)中的溫度采集部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。ADS1286的串行接口使得電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，減少了連線，提高了系統(tǒng)的可靠性；較高的分辨率保證了溫度檢測(cè)的高精度要求。

1 芯片介紹
ADS1286是美國(guó)BURR—BROWN公司生產(chǎn)的12位微功耗A／D轉(zhuǎn)換芯片，其供電電流僅為250μA，采樣率為20 kHz，提供了一個(gè)用于兩線或三線接口通信，并與SPI或SSI兼容的串行接口。微功耗以及串行接口的特點(diǎn)使得ADS1286非常適合于遠(yuǎn)距離及需要屏蔽的數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用場(chǎng)合。ADS1286采用8引腳小型DIP封裝形式，VREF為參考電壓輸入端；+In為同相輸入端；一In為反相輸入端；GND為接地端；為片選端／低功耗模式選擇，當(dāng)該引腳出現(xiàn)低電平時(shí)，芯片片選有效，當(dāng)該引腳為高電平時(shí)為低功耗模式；DOUT為串行數(shù)據(jù)輸出端；DCLOCK為時(shí)鐘輸入端；+Vcc為電源正端(+6 V MAX)。ADS1286芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，由采樣／保持差動(dòng)放大器、電容數(shù)／模轉(zhuǎn)換器CDAC、比較器、逐次逼近寄存器、控制電路及串行接口電路組成。串行接口包含2個(gè)數(shù)字輸入端(DCLOCK和／SHDN)及1個(gè)三態(tài)輸出口DOUT，構(gòu)成了與微處理器進(jìn)行串行通信的三線接口。

ADS1286的工作時(shí)序如圖2所示，上電后，端置于高電平，此時(shí)片選無(wú)效，DCLOCK端時(shí)鐘信號(hào)輸入被禁止，DOUT端呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。端電平發(fā)生由高到低的變化后，片選有效，A／D采樣時(shí)序開(kāi)始，經(jīng)過(guò)延遲時(shí)間tCSD，時(shí)鐘信號(hào)允許接入DCLOCK端，在片選有效后，從第二個(gè)時(shí)鐘信號(hào)開(kāi)始進(jìn)入A／D轉(zhuǎn)換時(shí)序，DOUT端脫離高阻狀態(tài)，并在每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的下降沿輸出同步數(shù)字序列，在先輸出一個(gè)無(wú)效位(NULL BIT)后，接下來(lái)的12個(gè)時(shí)鐘信號(hào)每個(gè)信號(hào)的下降沿DOUT端從高位(MSB)開(kāi)始輸出12位A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果，并在每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿鎖存這12位A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果。12個(gè)時(shí)鐘信號(hào)周期的轉(zhuǎn)換時(shí)間結(jié)束后直至下一次／SHDN端電平出現(xiàn)由高到低的變化，ADS1286工作在低功耗模式下。

圖2(a)與圖2(b)的不同之處在于，在DOUT端由高位到低位輸出12位A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果后，若DCLOCK端仍然維持時(shí)鐘信號(hào)，則DOUT端從次低位(LSB+1位)開(kāi)始由低到高再次輸出A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果，直到／SHDN端電平出現(xiàn)由低到高的變化時(shí)停止。若該次A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果完整輸出后，DCLOCK端時(shí)鐘信號(hào)仍然有效，則DOUT端輸出低電平信號(hào)，此過(guò)程如圖2(b)所示。